Возможны ли путешествия во времени?
В романе Курта Воннегута «Бойня № 5 или крестовый поход детей» главного героя по имени Билли Пилигрим похищают инопланетяне. Пришельцы с планеты Тральфамадор открывают Билли тайну о путешествиях во времени и позволяют ему почувствовать себя одним из них, подарив Пилигриму возможность перемещаться в разные временные отрезки собственной жизни. Примечательно и то, что для Тральфамадорцев не существует смерти, так как смерть — это лишь отрезок во времени, в который можно заглянуть в любой момент. Похожая идея прослеживается и в фильме «Прибытие» 2016 года. Но если отвлечься от научно-фантастических произведений и подумать об окружающей нас Вселенной, то как узнать, можно ли на самом деле путешествовать во времени?
Не исключено, что когда ученые откроют новую, революционную теорию всего, она поможет понять как путешествовать во времени
В 1915 году Альберту Эйнштейну удалось более или менее объяснить наш мир. До сих пор общая теория относительности (ОТО) остается лучшим описанием гравитации в современной физике. Предсказания теории были подтверждены многочисленными наблюдениями и экспериментами, проведенными как в прошлом веке, так и в нынешнем. ОТО предсказала обнаружение сверхмассивных черных дыр и гравитационных волн. Таким образом, мы снова и снова произносим: «Эйнштейн был прав». Однако сегодня исследователи находятся в поиске новой теории, способной объяснить причины, по которым Вселенная расширяется с ускорением. А ведь согласно ОТО, наша Вселенная не должна расширяться все быстрее и быстрее. Ученые полагают, что за ускорение расширения Вселенной ответственна загадочная темная энергия — невидимая субстанция и движущая сила Вселенной. Но есть и другие несоответствия: недавно исследователи обнаружили черную дыру в нашей галактике, которая, если верить ОТО и нашим знаниям об эволюции звезд, не должна существовать. Выходит, нам нужна новая фундаментальная теория всего, которая будет согласовываться как с ОТО, так и с квантовой теорией.
Гений Альберта Эйнштейна
Исаак Ньютон размышлял о фундаментальных силах Вселенной еще задолго до рождения Альберта Эйнштейна. Его мысли о нашем месте во Вселенной как нельзя лучше описывает Шекспир: «Весь мир театр, а люди в нем актеры». Ньютон полагал, что все объекты во Вселенной это актеры на сцене: Солнце, кометы, собака и даже яблоко. И сама сцена была пространством и временем, двумя вещами, которые абсолютны, и ничто не может на них повлиять. Стрелка часов движется с постоянной скоростью, независимо от того, где они находятся, полагал Ньютон. Эти мысли положили начало классической механике, которая могла объяснить почти все. Однако слово «почти» неприемлемо, если мы пытаемся объяснить, как работает вся Вселенная, а не только ее часть.
Время относительно, не стоит об этом забывать
Спустя примерно двести лет Альберт Эйнштейн предположил, что пространство и время могут сочетаться со всеми объектами во Вселенной. То, что Ньютон считал абсолютным Эйнштейн сделал частью спектакля. Согласно ОТО, три измерения пространства и одно измерение времени объединены в одно четырехмерное пространство-время. И пространство не является неприкосновенным: существуют массивные объекты, которые могут влиять на форму самого пространства, а также на течение времени. Но и это еще не все: Эйнштейн утверждал, что время индивидуально. Теоретически, это допускает `возможность особых «путей» в пространстве-времени, способных отклоняться в прошлое — это своего рода замкнутые кривые, по которым можно вернуться назад к более раннему моменту во времени.
Один из самых талантливых философов и математиков 20-го века Курт Гедель считал, что по замкнутым времениподобным кривым частица может добраться до точки в собственном прошлом. Однако для того, чтобы предположение Геделя работало, наша Вселенная должна вращаться, а ее размер должен оставаться неизменным. Но мы с вами прекрасно знаем, что Вселенная расширяется с ускорением. После Геделя другие ученые создавали теории, которые соотносились с концепцией Эйнштейна. Но даже если замкнутые времениподобные кривые существуют, чтобы их пройти, необходимо достигнуть скорости, превышающей 220 тысяч километров в секунду. Однако несогласованность ОТО с фактом ускоряющегося расширения Вселенной и существования замкнутых времениподобных кривых — это лишь вершина айсберга, когда речь заходит о путешествиях во времени, ведь перед нами стоит гораздо более серьезная проблема: теория Эйнштейна никоим образом не соотносится с квантовой физикой. И это самая большая проблема в современной физике. Нам действительно нужна другая теория для описания Вселенной. Теория, которая будет учитывать квантовую природу материи.
Одной из попыток объяснить Вселенную расставив все точки над И является теория струн. Шелдон Купер из «Теории Большого Взрыва», как известно, трудился именно над ней. Однако теория струн также не лишена проблем: чтобы она оказалась правильной, необходимо существование шести дополнительных измерений пространства. Наряду с теорией струн существуют теория петлевой квантовой гравитации, теория причинных множеств и многие другие. Тем не менее, несмотря на то, что, ни одна из них на сегодняшний день не в состоянии полностью объяснить все происходящее во Вселенной, ученые не торопятся списывать их со счетов. По крайней мере, размышляя о путешествиях во времени.
Сегодня наши знания о Вселенной не так обширны, как нам бы хотелось
Так, исследование, над которым трудились ученые из Оксфордского университета, предполагает, что создание машины времени на самом деле возможно. В работе рассматривается логическая, метафизическая и физическая возможность путешествий во времени, опираясь на существование замкнутых времениподобных кривых. Ученые считают, что эти кривые можно будет обнаружить с помощью новых технологий и утверждают, что ни один из предполагаемых парадоксов не исключает путешествий во времени. Также в работе исследователи пишут, что путешествия во времени возможны в соответствии с теорией квантовой гравитации, теорией струн и теорией петлевой квантовой гравитации. Как бы там ни было, вопросов сегодня больше, чем ответов.
Можно ли остановить время?
Альберт Эйнштейн продемонстрировал, что время относительно: оно движется медленнее, если объект движется быстро. События не происходят в установленном порядке. Не существует единого универсального «сейчас», в том смысле, в котором его описывала бы ньютоновская физика. Это правда, что многие события во Вселенной можно упорядочить, но время не всегда четко разделено на прошлое, настоящее и будущее. Некоторые физические уравнения работают в любом направлении. Один из аспектов восприятия времени, который многие из нас разделяют — это то, как мы думаем о своем прошлом: мы представляем его как гигантскую видеотеку, архив, в котором можно ознакомиться с записями событий собственной жизни. Некоторые физики-теоретики, например Карло Ровелли, заходят в своих размышлениях еще дальше, полагая, что время не линейно или вовсе не существует. Однако, хотя некоторые физики и предполагают, что времени не существует, существует наше восприятие времени. Вот почему доказательства физики расходятся с тем, как мы воспринимаем ход жизни. Наша понимание таких значений как «будущее» или «прошлое» не обязательно относится ко всему во Вселенной, но отражает реальность нашей жизни здесь, на Земле. Однако, как и в ньютоновской идее абсолютного времени, вера в течение времени способна вводить нас в заблуждение.
А как вы думаете, существует ли время на самом деле или это всего лишь иллюзия? Делитесь своим мнением в комментариях и с участниками нашего Telegram-чата
Скорее всего, истории про путешествие в будущее так и останутся на страницах научно-фантастических произведений
Некоторые исследователи считают, что ход времени можно остановить, хотя это может быть нецелесообразно. Чтобы понять, как остановить время, нужно вновь обратиться к теории относительности Альберта Эйнштейна: скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду и является постоянной во всей Вселенной. Эта скорость остается неизменной, даже если наблюдатель движется относительно нее. Однако, согласно данным, полученным исследователями из Университета Южного Мэна, наше восприятие света можно изменить. Теоретически, это означает, что наше восприятие времени тоже можно изменить с помощью явления, известного как «замедление времени». Замедление времени — это разница во времени при измерении на двух часах. Представьте, что одни из этих часов установлены на космическом корабле, который движется со скоростью света или близко к ней, а другие часы остались на Земле.
Когда космический корабль достигает скорости света, время на двух часах начинает идти по-разному. Поскольку скорость света неизменна, может показаться, что время на корабле будет двигаться намного медленнее. Результаты исследования показали, что чем больше скорость корабля, тем больше эффект замедление времени. Только когда скорость корабля приближается к скорости света, эффект замедления времени становится значительным. Таким образом, если бы космический корабль достиг скорости света, то время на борту просто-напросто остановилось бы. Можно попробовать представить, что корабль продолжит движение со скоростью света вплоть до 2214 года. В таком случае, для нас прошло бы две сотни лет, а на корабле не изменилось бы вообще ничего. Это чрезвычайно странно, но теоретически правильно. Однако не стоит забывать о том, что с точки зрения фундаментальных законов физики, достичь скорости света невозможно.
А вы бы сели за руль Делориана?
Профессор Стивен Хокинг считал, что исследования Эйнштейна в области гравитации, пространства и времени, начиная с 1915 года, возможно, решили проблему путешествий во времени. Ответ, как вы, вероятно, уже поняли, кроется в червоточинах или кротовых норах. Кротовая нора — это переход сквозь ткань пространства-времени, который соединяет две удаленные точки космоса. Таким образом, червоточина может соединять не только два разных места во Вселенной, но и две разные Вселенные. Напомним, что британский физик-теоретик не исключал того, что черные дыры и кротовые норы могут быть порталом в другие Вселенные. Более того, одна из последних работ Хокинга была посвящена параллельным Вселенным. Если представители развитых цивилизаций существуют и обладают технологиями, необходимыми для космических путешествий, не исключено, что они могут путешествовать из одной части галактики в другую и через неделю или две могут вернуться домой прежде, чем отправились в путь. Вот такой парадокс.
И все же, когда речь заходит о путешествиях во времени, не стоит забывать о самом главном — каждую ночь, когда мы смотрим на звездное небо, мы видим прошлое. Свет далеких звезд достигает нашей планеты спустя миллионы лет, а объекты, которые его излучают, давно погасли. Несмотря на то, что мы с вами не Тральфамадорцы и наше восприятие времени сильно ограничено, у нас есть приборы, с помощью которых мы можем заглянуть назад во времени и увидеть следы Большого Взрыва. Выходит, все мы — путешественники во времени.
Источник
Возможны ли путешествия во времени с точки зрения науки?
Никогда не мечтали отправиться куда-нибудь в другое время? Нет, не с обычной скоростью, с которой мы «скучно» идем вперед — секунда за секундой. Либо:
- быстрее, чтобы можно было забраться далеко в будущее, оставшись в прежнем возрасте;
- медленнее, чтобы можно было сделать гораздо больше, чем другие, за тот же промежуток времени;
- в обратном направлении, чтобы можно было вернуться в эпоху прошлого и изменить ее, возможно, изменив будущее или даже настоящее?
Это может показаться совершенно научно-фантастическим, но не все в этом списке будет сугубо «фантастическим»: путешествие сквозь время — это научно возможный процесс, который всегда с вами. Вопрос лишь в том, как можно манипулировать им в своих целях и контролировать движение во времени.
Когда в 1905 году Эйнштейн выдвинул специальную теорию относительности, понимание того, что каждый массивный объект во Вселенной должен путешествовать во времени, стало лишь одним из ее поразительных последствий. Мы также узнали, что фотоны — или другие безмассовые частицы — не могут испытывать время в своей системе отсчета вообще: с момента, когда одна из них испускается, до момента, когда она поглощается, только массивные наблюдатели (вроде нас) могут видеть течение времени. С позиции фотона вся Вселенная сжимается в одну точку, и поглощение и излучение происходят одновременно во времени, мгновенно.
Но у нас есть масса. И все, что имеет массу, ограничено тем, чтобы всегда путешествовать со скоростью меньше скорости света в вакууме. И не только это, но и независимо от того, насколько быстро вы двигаетесь относительно чего-либо — ускоряетесь вы или нет, неважно — для вас свет всегда будет двигаться с одной постоянной скоростью: с, скорость света в вакууме. Это мощное наблюдение и осознание приходит с удивительным следствием: если вы наблюдаете за движущимся относительно вас человеком, его часы будут идти медленнее для вас.
Представьте себе «световые часы», или часы, которые работают по принципу отражения света взад-вперед в направлении вверх-вниз между двумя зеркалами. Чем быстрее человек движется относительно вас, тем больше будет скорость движения света в поперечном (вдоль) направлении, а не в направлении вверх и вниз, а значит, тем медленнее будут идти часы.
Точно так же ваши часы будут двигаться медленнее относительно них; они будут видеть время, которое течет медленнее для вас. Когда вы снова соберетесь вместе, один из вас будет старше, а другой моложе.
Такова природа «парадокса близнецов» Эйнштейна. Короткий ответ: если предполагать, что вы начинали в одной системе отсчета (например, в состоянии покоя на Земле), и попадете в ту же систему отсчета позже, меньше постареет путешественник, поскольку для него время будет идти «медленнее», а тот, кто остался дома, столкнется с «нормальным» течением времени.
Поэтому если вы хотите ускоренно двигаться во времени, вам придется разогнаться до околосветовой скорости, двигаться в таком темпе некоторое время, а после вернуться в изначальное положение. Придется немного развернуться. Проделайте это и сможете переместиться на дни, месяцы, десятилетия, эпохи или миллиарды лет в будущее (в зависимости от снаряжения, конечно).
Вы могли бы засвидетельствовать эволюцию и разрушение человечества; конец Земли и Солнца; диссоциацию нашей галактики; тепловую смерть Вселенной самой. Пока у вас будет достаточно энергии на космическом корабле, вы сможете заглядывать так далеко в будущее, как захотите.
Но вот вернуться обратно — это другая история. Простой специальной относительности, или отношения между пространством и временем на базовом уровне, было достаточно, чтобы доставить нас в будущее. Но если мы захотим вернуться в прошлое, обратно во времени, нам потребуется общая теория относительности, или отношение между пространством-временем и материей и энергией. В этом случае мы расцениваем пространство и время как неразделимую ткань, а материю и энергию — как то, что искажает эту ткань, вызывает изменения в самой ткани.
Для нашей Вселенной, как мы ее знаем, пространство-время довольно скучное: оно почти идеально ровное, практически не изогнутое, и ни в какой форме не зацикливается на себе.
Но в некоторых моделируемых вселенных — в некоторых решениях эйнштейновской общей теории относительности — можно создать замкнутую петлю. Если пространство зацикливается само на себе, вы можете двигаться в одном направлении долгое, долгое время, чтобы вернуться туда, откуда начали.
Что ж, бывают решения не только с замкнутыми пространствоподобными кривыми, но и замкнутыми времениподобными кривыми. Замкнутая времениподобная кривая подразумевает, что вы можете буквально путешествовать во времени, пожить в определенных условиях и вернуться в ту же точку, из которой вышли.
Но это математическое решение. Описывает ли эта математика нашу физическую Вселенную? Кажется, не совсем. Кривизны и/или разрывы, которые нам нужны для такой Вселенной, дико несовместимы с тем, что мы наблюдаем даже вблизи нейтронных звезд и черных дыр: самых экстремальных примеров кривизны в нашей Вселенной.
Наша Вселенная может вращаться в глобальном масштабе, но наблюдаемые пределы вращения в 100 000 000 раз жестче тех, что допускают замкнутые времениподобные кривые, которые нам нужны. Если вы хотите отправиться вперед во времени, потребуется релятивистский DeLorean.
Но назад? Возможно, будет лучше, если вы не сможете отправиться назад во времени, чтобы не помешать вашему отцу жениться на вашей матери.
В общем, подводя итоги, можно заключить, что путешествия назад во времени всегда будут очаровывать людей на уровне идеи, но, вероятнее всего, останутся в недостижимом будущем (как ни парадоксально). Это не невозможно математически, но Вселенная построена на физике, которая является специальным подмножеством математических решений. Исходя из того, что мы наблюдали, наши мечты исправить наши ошибки, отправившись в прошлое, вероятно, останутся только в наших фантазиях.
Источник
